羚羊头骨化石。
化石是宝贵的不可再生自然遗产，它对研究地质时期古地理、古气候、古生物演化等提供了重要的实物证明和科学依据。宁夏地质构造特殊，古动物化石资源丰富、种类繁多，目前已发现的有恐龙、铲齿象、大唇犀、皇冠鹿、中国螈、三趾马、海鱼等百余种化石。这些体态大小不同、形状各异的化石，记载着亿万年来宁夏这片古老土地的沧海桑田。
恐龙肋骨化石。灵武梁龙――北半球第一龙
2004年11月，回族青年马云在灵武磁窑堡南磁湾山坡上挖刺猬时，偶然发现一只巨大的动物股骨化石。灵武市文物部门经过抢救性发掘，挖掘出一大批古生物化石，后经中科院古脊椎动物与古人类研究所专家鉴定，为新蜥脚类大型食草恐龙，距今约1.6亿年。2008年8月，中央电视台对恐龙化石发掘工作进行现场直播，发掘人员现场发现22颗恐龙棒状牙齿化石，在中国104年恐龙考古史中尚属首次。在之后的3年时间，发掘人员在3个发掘坑内挖掘出包括恐龙头骨在内的8只恐龙个体，最大一只恐龙个体长达20米。灵武恐龙系侏罗纪中期梁龙类别中罕见的叉背龙，在北半球系首次发现，对地球陆地板块漂移学说提供了实物资料，属国宝级恐龙化石，堪称“北半球第一龙”。
灵武龙是迄今为止我国发现面积较大、分布集中、保存完整的恐龙化石群遗址，填补了宁夏恐龙化石发现的空白，对研究宁夏地区恐龙种属的繁衍与迁徙提供了重要科学信息。目前恐龙化石遗址已被批准公布为国家级地质公园、自治区重点文物保护单位、全区科普教育基地等。
同心髭狗化石。同心“龙骨”――远古动物的乐园
1985年，中科院古脊椎动物与古人类研究所丘占祥教授在同心考察时，意外地从丁家二沟村马嘴子沟收集到一颗上猿左下齿化石，他在《人类学学报》发表论文称，这是我国境内发现的第一颗比较可靠的上猿牙齿化石，对探讨人类起源问题具有十分重要的意义。
同心哺乳动物化石埋藏丰富、分布面积大、动物属种多，在国内外久负盛名，曾经挖掘出我国第一具完整的板齿象化石骨架，还有世界该属种中保存最完整的库班猪头骨化石。同心动物化石主要分布在丁家二沟、顾家庄子、余家梁、金家井等地，总面积超过100平方公里。“龙骨”是老百姓对哺乳动物化石的通称，因为具有药用价值，当地老乡早在1952年起，便开始盗挖“龙骨”补贴家用。
中科院古脊椎动物与古人类研究所、美国古生物和古地理学会、北京自然博物馆等多家科研单位先后10余次到同心考察，发掘出的化石有铲齿象、嵌齿象、大唇犀、皇冠鹿、利齿猪、髭狗、三趾马等哺乳纲、爬行纲两大类7目41种，系新生代第三纪中新世地层，距今约1200万年。那时同心一带气候湿润、雨量充沛，是温暖湿润的内陆盆地，各类古哺乳动物成群结对地在这里栖息。
1989年，石嘴山惠农西河桥发现大量新生代第四纪哺乳动物化石，中科院古脊椎动物与古人类研究所汤英俊、陈万勇教授于1990年和1999年经过两次发掘，发掘出犀牛、大象、盘羊、大角鹿、老虎、猎豹等20多个属种，其中板齿犀牛数量较多，完整的犀牛头骨就达9颗。
西河桥哺乳动物化石呈梯状堆集，遗址占地面积600平方米，形成于10～15万年之间。从化石不完整性分析，疑似异地埋藏。经勘测，在周边更大范围内均有化石分布。2004年，石嘴山文物部门与内蒙古博物馆联合在美国举办了古生物化石展览。
1994年，大武口武当庙北侧小渠子沟采石场发现硅化木化石，裸露出地面达6米长，直径0.6米。专家推测，该树原长40米以上，为2亿年前的树木化石。如此巨大的硅化木在我区尚属首次发现，具有较高观赏价值。
中宁“四脚鱼”――改写亚洲动物进化史
中宁县石峡沟泥盆系地质动植物化石丰富，尤其盛产鱼类化石，其中无颌类、沟鳞鱼、浆鳞鱼、中华鱼等，在我国乃至亚洲均系首次发现，是世界浆鳞鱼群属种最多的产地之一。
2002年7月，中科院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员，与英国自然博物馆阿尔伯格博士在中宁野外考察时，幸运地发现一件8厘米长的泥盆纪脊椎动物下颌标本。他们将其命名为潘氏中国螈，纪念为宁夏泥盆系陆相生物地层研究中作出突出贡献的中国地质博物馆教授潘江。
这件距今约3.55亿年的“中国螈”化石，在2002年12月出版的英国《自然》杂志公布。这一重要发现代表当前四足动物起源研究的最新进展，扩大了泥盆纪四足动物的古地理分布区域。最早的四足动物出现在晚泥盆世，古生物学家经过70多年寻找，在北美洲、欧洲和澳大利亚等地区发现了9种泥盆纪四足动物。中宁发现的“中国螈”是全球第10种泥盆纪四足动物，也是在亚洲首次发现鱼石螈类化石，它将亚洲发现四足动物化石纪录提前了近1亿年。
中卫昆虫化石――填补亚洲空白
1989年，北京自然博物馆洪友崇教授的硕士研究生在中卫常乐下河沿发现石炭纪纳缪尔期昆虫化石。此后数年，洪友崇教授在该地采集到丰富的纳缪尔期昆虫化石，从此揭开我国纳缪尔期昆虫化石研究的序幕。这项研究不仅填补了我国乃至亚洲同时代有翅昆虫化石的空白，对德国学者在上世纪30年代定论的有翅昆虫“起源于欧洲”学说提出了质疑。
1995年，洪友崇教授在国际太平洋科学大会上，发布了中卫下河沿发现纳缪尔期昆虫化石的消息，引起国际昆虫研究领域的轰动。3亿年前的下河沿地区是海陆交互地带，空气湿润，生活于海边陆地上的昆虫死亡后，潮汐带来的泥沙将它们的尸体迅速覆盖，随着地层的沉积，这些昆虫的尸体渐渐炭化最终形成为化石。
泾源狼鳍鱼化石。泾源狼鳍鱼――证实六盘山曾经是海洋
在泾源黄花乡沙塘村东侧的漫湾山脚下，文物工作者发现大量狼鳍鱼化石，这些镶嵌在早白垩世泥岩、页岩中的化石，有的厚若楼板，有的薄如硬币，有些岩石上还有古树叶轮廓迹象。
鱼化石的头、躯干、尾不仅形状完整，而且胸鳍、腹鳍、背鳍、尾鳍清晰可见、颜色分明。这些鱼与现代鱼类形状很像，都属于硬骨鱼类，身躯一般在5-10厘米，距今1.5亿年左右。六盘山地区发现的三叶虫、贝壳等海洋生物化石，证明3亿年前中石炭纪时期六盘山地区曾经是海洋环境。
此外，在灵武水洞沟龙骨梁还发现原始牛、鸵鸟蛋、黄河象等化石；在中卫香山北麓的砂岩中发现陆龟、菊石化石；在中宁牛首山石峡沟、红柳沟、烟筒山以及青铜峡、吴忠等地，也均发现了哺乳动物化石
剑齿虎头骨化石。
